Física I T 1 T 2 T 3

Transcripción

1 Física I 2011 Práctica 2 Dináica Dináica de partículas *1-Una fuerza F, aplicada a un objeto de asa 1 produce una aceleración de 3/s 2. La isa fuerza aplicada en un segundo objeto de asa 2 produce una aceleración de 1/s 2. a) Cuál es el valor de la relación 1 / 2? b) Si se sujetan 1 y 2, calcule la aceleración bajo la acción de la fuerza F. *2-Una fuerza de 10N actúa sobre un cuerpo de asa 2kg. Cuál es a) la aceleración del cuerpo, b) su peso en N y c) su aceleración si se duplica la fuerza? *3-Una partícula de 3kg parte del reposo y recorre una distancia de 4 en 2s con la acción de una sola fuerza constante. Halle la agnitud de la fuerza. *4-Una bala de 5g recorre el cañón de un rifle de 0.82 de longitud saliendo con una rapidez de 320/s. Qué fuerza proedio es ejercida sobre la bala durante su recorrido en el cañón? Suponga que la aceleración de la bala es constante. *5-Un jugador lanza una pelota de béisbol de 1.4N de peso con una rapidez de 32/s, usando su brazo para acelerar uniforeente la pelota durante 0.09s. Si la pelota parte del reposo, a) qué distancia recorrerá antes de que el jugador la suelte? b) Cuál es la fuerza proedio ejercida sobre la pelota que produce esta aceleración? 6-Dos fuerzas F1 y F2 actúan sobre una asa de 5kg. Si =20N y =15N, encuentre la aceleración de en los casos de la figura. 90 a) 60 b) 120 c) *7-Deterine la tensión en cada una de las cuerdas para los sisteas que se describen en la figura. (Desprecie la asa de las cuerdas). 40 *8-Un bloque de 3kg parte del reposo desde la parte superior de un 5 kg 10 kg plano inclinado a 30 y resbala una a) b) distancia de 2 hacia abajo del plano en 1.5s. Calcule a) la aceleración del bloque, b) el coeficiente de rozaiento cinético entre el bloque y el plano, c) la fuerza de rozaiento que actúa sobre el bloque y d) la rapidez del bloque después que ha resbalado 2. *9-En el sistea que se uestra en la figura, actúa una fuerza horizontal F sobre la asa de 8kg. a) Para qué valores de F acelerará hacia arriba la asa de 2kg? b) Para qué valores de F será cero la tensión en la cuerda? c) Grafique la aceleración de la asa de 8kg vs. F. Incluya valores de F desde 100N hasta +100N kg 60 8 kg Sobre la esa no hay roce y la polea tiene asa despreciable F

2 10-Dos bloques cuyas asas son 2kg y 7kg están conectados por una cuerda ligera que pasa sobre una polea sin fricción coo uestra la figura. Los planos inclinados son lisos. Encuentre a) la 2 kg 7 kg agnitud de la aceleración de cada bloque y b) la agnitud de la tensión en la cuerda Los tres bloques de la figura están conectados por edio de cuerdas ligeras que pasan por poleas sin fricción. La aceleración del sistea es de 2/s 2 hacia la izquierda y las superficies son ásperas. Deterine a) las tensiones en las cuerdas y b) el coeficiente de rozaiento cinético entre los bloques y las superficies. (Suponga que es el iso para abos bloques). 10 kg 5 kg 3 kg Un óvil se ueve con velocidad constante. Diga si las siguientes afiraciones son verdaderas o falsas o si no es posible establecerlo. En este últio caso dé ejeplos de abas posibilidades. a) Sobre el óvil no actúa ninguna fuerza. b) La fuerza neta que actúa sobre el óvil es nula. c) La fuerza neta que actúa sobre el óvil es no nula 13-Un caballo tira de un carro con una fuerza de 200N. Sabiendo que el carro se ueve a una velocidad constante de 5/s, calcular la resultante de las fuerzas que actúan sobre el carro. 14-Una persona aplica una fuerza horizontal F sobre un bloque de asa de odo de antenerlo quieto sobre la pared (ver figura). a) Haga la exp e- riencia eligiendo alguno de los objetos que tenga a ano y apoyándolo contra la pared. Discuta con sus copañeros acerca de los objetos que interaccionan con el elegido y la anera de representar estas interacciones. b) Dibuje diagraas separados que uestren: i) El bloque, con todas las fuerzas que actúan sobre él; ii) las fuerzas que actúan sobre la pared en la región de contacto con el bloque y iii) la Tierra y sus interacciones con el bloque. Describa cada fuerza indicando qué objetos ejercen esa fuerza sobre cuáles otros e identifique los pares de acción y reacción. c) Cóo explica, de acuerdo a sus diagraas de fuerzas, que el bloque no deslice hacia abajo? Indique tres cabios en la situación que peritan, en cada caso, que el bloque coience a deslizar hacia abajo. d) Suponga que la asa y el coeficiente de roza- F

3 iento entre el bloque y la pared fueran cantidades conocidas. Cóo calcula la intensidad de la fuerza F suficiente para ipedir que el bloque deslice. 15-Un bloque desliza por un plano inclinado sin rozaiento. Si el plano fora un ángulo de 37º con la horizontal y tiene 5 etros de largo, calcular cuánto tarda el bloque en llegar al suelo suponiendo que partió del reposo en el extreo superior del plano. Cuál es su velocidad al llegar a la base del plano? 16-Suponga que un hobre intenta over un ropero. La fuerza que hace sobre el ropero: Es igual, ayor o enor a la que el ropero hace sobre él? Contestar según las siguientes situaciones: a) si no logra overlo, b) si lo ueve a velocidad constante y c) si lo ueve a aceleración constante. Actúan otras fuerzas sobre el ropero? En qué ley se basa para contestar cada pregunta? *17-En cada uno de los siguientes casos, considerando que la superficie horizontal se encuentra libre de roce y que en el caso II existe roce entre los bloques, hacer un diagraa de fuerzas toando coo sistea: a) a los dos bloques, b) a cada uno de los bloques. Indicar cuáles son las reacciones de cada una de las fuerzas que dibujó. I II III *18-Un bloque de asa 20 kg se encuentra en reposo sobre una superficie horizontal. El coeficiente estático de rozaiento entre el bloque y la superficie es 0,4 y el coeficiente dináico 0,2. a) Cuál es la coponente de rozaiento ejercida sobre el bloque ientras está en reposo? b) Cuál será la coponente de rozaiento si se ejerce una fuerza horizontal de 5N? c) Cuál es la fuerza ínia que pondrá al bloque en oviiento? d) Cuál es la fuerza ínia que antendrá el oviiento del bloque, una vez iniciado? e) Si la fuerza horizontal fuera de 100N, cuánto valdría la coponente de rozaiento? Y la aceleración del bloque? 19-Un bloque de acero que pesa 44.5 N está en reposo sobre una esa horizontal. El coeficiente estático de fricción es 0.5. a) Cuál es la agnitud de la fuerza horizontal ínia necesaria para poner en oviiento al bloque? b) Cuál sería la agnitud si la fuerza actuara hacia arriba con una inclinación de 60º respecto de la horizontal? c) Y si actuara hacia abajo con una inclinación de 60º? *20-Un vagón de ferrocarril está cargado con cajas hechas de un aterial con un coeficiente de fricción estática de 0.25 con el piso. Si el tren se está oviendo a 48 k/h, cuál es la ínia distancia en que puede detenerse sin que resbalen las cajas? 21-Un trozo de hielo que se suelta sobre un plano inclinado 45º deora doble del tiepo en llegar a la base que lo que tardaría si no hubiera de fricción. Cuál es el coeficiente de fricción dináico?

4 22-Se suspenden tres objetos de 10kg coo se uestra en la figura. Deterine cada una de las fuerzas de tensión. * 23- Un señor de 70kg se sube a una balanza que está dentro de un ascensor. Qué arcará la balanza cuando el ascensor arranca para subir con una aceleración de 1/s2? Cuál será la indicación una vez que el ascensor estabilizó su velocidad? Y cuando el ascensor frena a 0.5/s2 para que el señor descienda? Dináica circular 24-Usando una soga se consigue que un cuerpo describa un oviiento circular en un plano horizontal. La soga se corta. a) Qué le ocurre al cuerpo en cuanto a su oviiento? Por qué? b) Se puede hacer que una partícula describa un oviiento circular en un plano horizontal sin usar una soga? Si se puede, dé ejeplos. *25-Un niño coloca una canasta de erienda de 2kg en el borde exterior de una calesita que tiene un radio de 4.6 y que gira una vuelta cada 30s. a) Cuánto vale la coponente de fricción entre la calesita y la canasta? b) La calesita epieza a girar ás rápido y cuando su velocidad angular alcanza el valor de 0.26rad/s, la canasta desliza. Puede hallar el coeficiente de fricción entre la canasta y la calesita? Indique si el coeficiente es estático o cinético. *26-Dos asas 1 =0.5kg y 2 =1kg atadas a un piolín, coo uestra la figura, giran sobre una esa sin roce en torno al punto O con un período de 2s. a) Halle las tensiones en los dos pedazos de piolín. b) Si la áxia tensión que aguanta el piolín es de 20N cuál es la áxia rapidez angular ω a la que puede girar el sistea? Qué pedazo se cortaría priero si ω fuera ayor? (Cada sección del piolín ide 0.50). O Vista superior 1 2 *27-Una curva circular de una carretera está diseñada para vehículos que viajan a 60k/h. a) Si el radio de la curva es de 150, cuál es el ángulo correcto de peralte de la carretera? b) Si la curva no estuviera peraltada cuál sería el coeficiente de fricción ínio entre las cubiertas y la carretera que evitaría que los vehículos patinen a esta velocidad? *28-Una centrifugadora se acelera a un rito constante desde el reposo alcanzando una rapidez angular de 1000rp en 30 segundos. a) Calcule cuántas vueltas habrá dado hasta ese oento. b) Para un punto a una distancia r del centro, halle el ángulo que fora el vector resultante de las fuerzas con la dirección radial al cabo de 0.5s, 1s y 10s. *29-Un bloque de asa 0.5kg se ata al extreo de una cuerda de 60c de longitud y se lo hace girar en una circunferencia vertical de radio R. a) Cuál es la velocidad ínia con la que puede pasar por el punto ás alto sin que la cuerda se afloje? b) Si se hiciera pasar al bloque a esa velocidad por el punto ás bajo cuál sería allí la tensión en la cuerda? c) Si la tensión áxia que soporta la cuerda sin cortarse es de 80N cuál es la áxia velocidad que puede alcanzar el bloque?

5 *30-Una partícula de 1kg de asa se encuentra ligada al extreo de una cuerda de 24c ientras que el otro extreo está fijo a un punto O. La partícula describe una trayectoria circular con centro en un punto C situado verticalente debajo de O. Si la cuerda fora un ángulo de 30º con la vertical, calcule: a) la velocidad de la partícula; b) la velocidad angular; c) la tensión en la cuerda. O 31-La tensión áxia que soporta una cuerda de 60c de longitud C sin cortarse es de 80 N. Un cuerpo de asa =0.5kg está unido a la cuerda y se lo hace rotar alrededor de una circunferencia sobre un plano vertical. Encontrar el núero áxio de vueltas por segundo a las que puede rotar dicho cuerpo sin que se corte la cuerda. 32-Un ciclista viaja en una circunferencia horizontal de 25 de radio con una velocidad cuyo ódulo (constante) vale 8.7/s. La asa cobinada de la bicicleta y el ciclista es de 85kg. Calcule la fuerza (agnitud y ángulo con la vertical) ejercida por la pista sobre la bicicleta. 33-Un disco de asa se encuentra sobre una esa sin fricción atado a un cilindro de asa M por edio de un cordón de asa despreciable que pasa por un orificio en la esa. Halle la velocidad a la que debe overse el disco en una circunferencia de radio r para que el cilindro cuelgue en reposo.